王志偉鄒 甜孫 波龔 思陳澤南孫小武*

（1湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝園林學(xué)院，湖南長(zhǎng)沙410128；2湖南省蔬菜研究所，湖南長(zhǎng)沙 410125）

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)的快速發(fā)展、礦產(chǎn)資源的開發(fā)、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中礦物肥料的使用，鎘（Cd）已經(jīng)成為環(huán)境中的主要污染物之一。農(nóng)業(yè)部的調(diào)查數(shù)據(jù)表明：中國(guó)污灌區(qū)面積在140萬(wàn)hm2左右，遭受重金屬污染的土地面積占污染總面積的2/3，其中輕度污染占1/2左右，中度污染和嚴(yán)重污染各占1/10左右，主要以汞（Hg）和Cd的污染面積最大（李涵 等，2017）。據(jù)統(tǒng)計(jì)，目前中國(guó)污灌區(qū)中有11處生產(chǎn)的大米中鎘含量嚴(yán)重超標(biāo)，中國(guó)每年因重金屬污染導(dǎo)致的糧食減產(chǎn)超過1 000萬(wàn)t，被重金屬污染的糧食多達(dá)1 200萬(wàn)t，合計(jì)經(jīng)濟(jì)損失至少200億元（丁真真，2007）。鎘是植物生長(zhǎng)的非必需元素之一，卻很容易被根系吸收后運(yùn)輸?shù)降厣喜浚ㄍ跤心?等，2009）。

據(jù)聯(lián)合國(guó)糧食及農(nóng)業(yè)組織 FAOSTAT 數(shù)據(jù)庫(kù)（2016年8月更新數(shù)據(jù)）統(tǒng)計(jì)，2015年中國(guó)甜瓜的生產(chǎn)面積和產(chǎn)量均居世界第一位（吳敬學(xué) 等，2013）。湖南省的甜瓜生產(chǎn)和消費(fèi)以薄皮甜瓜為主，產(chǎn)區(qū)主要集中在常德、益陽(yáng)、邵陽(yáng)、岳陽(yáng)、長(zhǎng)沙、衡陽(yáng)、永州等地區(qū)（譚秋英 等，2015）。2014年，隨著湖南省重金屬超標(biāo)地區(qū)種植結(jié)構(gòu)調(diào)整工作的開展，在長(zhǎng)株潭部分輕度和中度鎘超標(biāo)地區(qū)開始進(jìn)行甜瓜試種。篩選鎘低積累甜瓜品種用于超標(biāo)地區(qū)種植結(jié)構(gòu)的調(diào)整是近年來(lái)人們關(guān)注的問題，本試驗(yàn)以湖南省主栽的12個(gè)甜瓜品種（組合）為材料，明確甜瓜品種間鎘積累的差異性，篩選適于湖南重金屬污染區(qū)種植的甜瓜品種，旨在為重金屬污染區(qū)種植結(jié)構(gòu)的調(diào)整提供參考作物。

1 材料與方法

1.1 供試土壤與甜瓜品種

試驗(yàn)于2016年3～7月，在湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝園林學(xué)院蔬菜瓜類研究所湘潭試驗(yàn)基地進(jìn)行，基地土壤鎘含量和理化性質(zhì)分別為：鎘含量為0.83 mg·kg-1（屬中度污染）、pH 7.14、堿解氮126.8 mg·kg-1、速效磷29.2 mg·kg-1、速效鉀71.2 mg·kg-1、陽(yáng)離子交換量 14.8 cmol·kg-1、有機(jī)質(zhì)36.9 g·kg-1。以湖南省薄皮甜瓜的主栽品種和從中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院蔬菜花卉研究所引進(jìn)的12個(gè)品種為試驗(yàn)材料，其品種特性詳見表1。

1.2 試驗(yàn)方法

3月12日采用塑料穴盤育苗的方法進(jìn)行甜瓜育苗，4月10日，甜瓜幼苗二葉一心時(shí)定植于湘潭基地。采用大棚避雨栽培，小區(qū)面積18 m2，株距0.6 m，行距2 m，每小區(qū)15株，隨機(jī)區(qū)組排列，3次重復(fù)。甜瓜苗長(zhǎng)到8葉時(shí)主蔓摘心，留側(cè)蔓結(jié)果，每株留2～3個(gè)果。6月10日甜瓜果實(shí)成熟時(shí)，每小區(qū)隨機(jī)選擇5株甜瓜植株及其果實(shí)，分別測(cè)定果實(shí)鮮質(zhì)量、果實(shí)縱橫徑、果肉厚、果實(shí)可溶性固形物含量（折光率），計(jì)算果形指數(shù)（果形指數(shù)=縱徑/橫徑）。分別取根、基部莖葉（坐果節(jié)位到根部）、上部莖葉（坐果節(jié)位到莖尖）和果實(shí)，檢測(cè)鎘含量。

表1 薄皮甜瓜品種來(lái)源與特性

1.3 Cd含量的測(cè)定方法

Cd含量的測(cè)定參照 GB/T 5 009.15—2014石墨爐原子吸收光譜測(cè)定法進(jìn)行檢測(cè)，將檢測(cè)樣品清洗干凈后打成勻漿，消化后在原子吸收分光光度計(jì)228.8 nm波長(zhǎng)處進(jìn)行檢測(cè)。土壤中Cd含量的測(cè)定委托湖南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)化檢測(cè)中心進(jìn)行。

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用DPS數(shù)據(jù)處理軟件對(duì)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同類型薄皮甜瓜根系鎘含量的差異

從表2可以看出，不同類型薄皮甜瓜根系的鎘含量在0.293 7～0.627 0 mg·kg-1之間，品種間存在顯著差異，其中ZM-6根系中的鎘含量最高，達(dá)到0.627 0 mg·kg-1，與其他品種根系鎘含量的差異達(dá)到顯著水平；新甜瓜根系鎘含量較高，為0.468 3 mg·kg-1；IVF-28根系的鎘含量最低，僅為0.293 7 mg·kg-1。

2.2 不同類型薄皮甜瓜基部莖葉鎘含量的差異

根系吸收的鎘首先轉(zhuǎn)運(yùn)到基部莖葉中，12個(gè)薄皮甜瓜基部莖葉的鎘含量在0.249 7～0.624 3 mg·kg-1，其中新甜瓜基部莖葉鎘含量最高，為0.624 3 mg·kg-1；其次為IVF-29，基部莖葉的鎘含量為0.606 3 mg·kg-1；IVF-28基部莖葉鎘含量最低，僅為0.249 7 mg·kg-1（表2）。

表2 不同類型薄皮甜瓜鎘含量的差異

2.3 不同類型薄皮甜瓜上部莖葉鎘含量的差異

上部莖葉屬于新生的組織，鎘向上部莖葉轉(zhuǎn)運(yùn)的量相對(duì)基部莖葉要少，從表2可以看出，不同品種之間上部莖葉鎘含量也存在顯著差異，其中新甜瓜上部莖葉的鎘含量最高，為0.326 3 mg·kg-1；IVF-28的鎘含量最低，僅為0.198 0 mg·kg-1。

2.4 不同類型薄皮甜瓜果實(shí)鎘含量的差異

甜瓜果實(shí)是甜瓜的食用部分，其鎘含量的高低與其安全性密切相關(guān)，GB 2762—2017《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 食品中污染物限量》規(guī)定，甜瓜果實(shí)中鎘的限量指標(biāo)為0.05 mg·kg-1。重金屬污染區(qū)種植甜瓜要選擇果實(shí)鎘含量較低的品種。從表2中可以看出，所有甜瓜品種果實(shí)的鎘含量均低于國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，說明這些甜瓜品種的果實(shí)是安全的，但是品種之間也存在差異。其中新甜瓜的果實(shí)鎘含量最高，為0.036 7 mg·kg-1，IVF-28的果實(shí)鎘含量為0.015 3 mg·kg-1，兩者相差0.021 4 mg·kg-1，差異顯著。

2.5 不同類型薄皮甜瓜果實(shí)性狀的差異

單瓜質(zhì)量是產(chǎn)量構(gòu)成的重要因素，果形指數(shù)是評(píng)價(jià)甜瓜果實(shí)外觀品質(zhì)的指標(biāo)之一，果肉厚和可溶性固形物含量是評(píng)判甜瓜果實(shí)感官品質(zhì)的重要因素。從表3中可以看出，八方甜瓜的單瓜質(zhì)量最大，達(dá)到了1.19 kg，與其他品種的單瓜質(zhì)量差異顯著；IVF-28的單瓜質(zhì)量最小，僅為0.35 kg。根據(jù)甜瓜果形的分類標(biāo)準(zhǔn)，果形指數(shù)＜1.0為扁圓球形，1.0＜果形指數(shù)＜1.1為高圓球形，1.2＜果形指數(shù)＜1.5為梨形（頂端大，果柄端?。?，果形指數(shù)＞2.0為棒形（李婷，等，2014）。12個(gè)品種中除八方甜瓜為梨形外，其他品種均為扁圓球形。果肉是甜瓜的可食部分，其厚度與產(chǎn)量和品質(zhì)密切相關(guān)，從表3可以看出，12個(gè)品種的果肉厚度存在顯著差異，其中八方甜瓜的果肉最厚，為2.46 cm，綠天使的果肉最薄，為1.69 cm，其他品種居中?？扇苄怨绦挝锖渴潜∑ぬ鸸系闹匾焚|(zhì)性狀，各品種之間差異加大（表3），其中IVF-28的可溶性固形物含量最高，為15.90%；八方甜瓜的可溶性固形物含量最低，僅為12.73%。

表3 不同類型薄皮甜瓜果實(shí)性狀

3 討論

植物對(duì)鎘的吸收、轉(zhuǎn)運(yùn)和積累受土壤中鎘濃度及有效性（Zaprjanova et al.，2010）、土壤 pH（Tsadilas，2000）、施肥（劉昭兵 等，2012；Mar et al.，2012）和其他金屬離子與鎘的拮抗作用（Choi et al，2001）等環(huán)境因素的影響，但植物對(duì)鎘的吸收積累的敏感程度受遺傳因素的嚴(yán)格控制，并在基因型和品種之間存在明顯差異（Page et al.，1972；Youngberg，1991），目前已在水稻（李坤權(quán) 等，2003）、煙草（劉登璐 等，2016）、西瓜（周泉 等，2016）、油菜（秦世玉，2016）等作物上得到證實(shí)。

篩選和培育低鎘積累的作物是鎘污染土壤持續(xù)安全生產(chǎn)的一條經(jīng)濟(jì)、有效途徑（張路 等，2015）。為對(duì)作物做出合理的評(píng)價(jià)和篩選，評(píng)價(jià)時(shí)期和評(píng)價(jià)指標(biāo)的選擇尤為重要，部分學(xué)者認(rèn)為應(yīng)選擇作物吸收鎘的關(guān)鍵時(shí)期或是對(duì)鎘吸收速率較大的時(shí)期進(jìn)行評(píng)價(jià)，以便較好地體現(xiàn)材料間鎘吸收積累的差異（劉登璐 等，2016）。Wang 等（2015）和Chen 等（2007）認(rèn)為，鎘安全大白菜和鎘低積累大麥的篩選應(yīng)滿足鎘耐性較好和可食部分鎘含量低兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)。因此，篩選鎘低積累甜瓜品種資源時(shí)除了要考慮甜瓜植株對(duì)鎘的耐性，也要考慮甜瓜果實(shí)鎘含量的高低。

土壤中的重金屬被植物根部吸收后，首先積累在根部，然后運(yùn)輸?shù)街参矬w的其他部位，因此植物體的不同部位對(duì)重金屬的積累狀況也不一樣，通常是地下部高于地上部，這在陽(yáng)桃、黃皮、龍眼、葡萄和草莓等（張金彪 等，2003；Li et al.，2006）植物上得到了證實(shí)，由于西瓜的蔓生性和旺盛的蒸騰作用，其鎘積累規(guī)律為葉＞莖＞根＞果實(shí)（王志偉等，2017）。本試驗(yàn)結(jié)果表明，鎘在甜瓜植株內(nèi)的吸收分配規(guī)律為基部莖葉＞根＞上部莖葉＞果實(shí)，這與重金屬在其他植物器官內(nèi)的一般分配規(guī)律根＞莖＞葉＞果實(shí)有差異，可能與甜瓜的子蔓或?qū)O蔓坐果習(xí)性有關(guān)。甜瓜莖葉中積累了大量的鎘，可參考西瓜藤纖維素提取工藝（孫小武 等，2016），提取甜瓜莖葉的纖維素制作地膜、無(wú)紡布等，在提取纖維素過程中將莖葉中鎘富集回收。綜合果實(shí)中鎘含量和果實(shí)品質(zhì)，在重金屬鎘中度及以下污染區(qū)適合種植的甜瓜品種為IVF-28。